比较研究固态发酵菜籽粕和菜籽粕对生长肉兔的营养价值

田 刚 王乐成* 余 冰 陈 航 罗玉衡 陈代文 刘书亮

(1.四川农业大学动物营养研究所动物抗病营养教育部重点实验室，成都611130；2.四川农业大学食品学院，雅安625014)

比较研究固态发酵菜籽粕和菜籽粕对生长肉兔的营养价值

田 刚1王乐成1*余 冰1陈 航1罗玉衡1陈代文1刘书亮2

(1.四川农业大学动物营养研究所动物抗病营养教育部重点实验室，成都611130；2.四川农业大学食品学院，雅安625014)

本研究旨在通过消化试验比较固态发酵菜籽粕(SFRSM)与菜籽粕(RSM)在生长肉兔上的营养价值，为家兔饲料原料数据库提供基础数据。在测定SFRSM和RSM化学组成的基础上，将36只42日龄、遗传背景相同的健康法国伊拉商品兔按体重相近原则随机分为3组(每组12只)，饲养于粪尿可分开的代谢笼中，每笼1只，分别饲喂1种基础饲粮和2种试验饲粮(85%基础饲粮+15% SFRSM或RSM)，进行体内消化试验。试验期11 d(预试期7 d，收集期4 d)。结果显示：1)与RSM相比，SFRSM的粗纤维(CF)、无氮浸出物(NFE)、酸性洗涤纤维(ADF)和异硫氰酸酯(ITC)含量极显著降低(P<0.01)，其他常规营养成分[除中性洗涤纤维(NDF)外]和小肽含量显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01)；各氨基酸含量不同程度提高，其中精氨酸(Arg)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸(Pro)和丝氨酸(Ser)含量达极显著水平(P<0.01)。2)与RSM相比，SFRSM的消化能(DE)值(14.97 MJ/kg DM)提高了34.3%(P<0.01)；总能(GE)、粗蛋白质(CP)、ADF、NDF、钙(Ca)和总磷(TP)全肠表观消化率也有所提高(P>0.05)；各氨基酸全肠表观消化率不同程度提高，其中Asp、半胱氨酸(Cys)、甘氨酸(Gly)、Ile、酪氨酸(Tyr)和缬氨酸(Val)全肠表观消化率达显著或极显著水平(P<0.05或P<0.01)。总体而言，SFRSM对生长肉兔的营养价值高于RSM。

固态发酵菜籽粕；菜籽粕；生长肉兔；化学成分；全肠表观消化率

蛋白质是家兔饲粮的重要组成部分，一般由豆粕提供[1]。然而，随着蛋白质饲料资源短缺问题日益突出及豆粕等优质蛋白质饲料价格持续上涨，严重制约了我国包括家兔在内的养殖业的健康、可持续发展[2]。因此，研发新的蛋白质饲料并评价其营养价值，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。菜籽粕(rapeseed meal，RSM)是世界第二大产量的蛋白质饼粕[3]，我国年产量约700万t[4]。虽然RSM的蛋白质含量高、氨基酸组成较平衡，但含有多种抗营养因子包括硫代葡萄糖苷(glucosinolates，GS)及其降解产物[如异硫氰酸酯(ITC)、噁唑烷硫酮(OZT)和腈类等]、α-半乳糖苷、植酸、酚类化合物(如单宁)等，这限制了其在非反刍动物饲粮中的应用[5-7]。因此，国内外已采用了多种技术来改善RSM的营养和饲用价值，其中固态发酵技术优势明显[8]。RSM经合适的微生物固态发酵后，得到的产品被称为固态发酵菜籽粕(solid-state fermented rapeseed meal，SFRSM)。目前国内外已有不少关于SFRSM和RSM化学组成的报道，且比较一致的结果是，SFRSM较之RSM，其粗蛋白质(CP)、小肽(small peptide，SP)、游离氨基酸(FAA)等有益成分的含量或/和种类大幅增加，抗营养因子含量或/和种类、纤维含量则明显降低[9-20]。然而，关于SFRSM和RSM的营养物质消化利用情况的比较研究报道却很少，且仅限于体外[10,15-16,18]、大鼠[9]、猪[13,21-22]和鸡[14,19]上，在家兔上尚未见报道。因此，本试验旨在分析SFRSM和RSM化学组成的基础上，以生长肉兔为模型，测定并比较2种原料的营养物质全肠表观消化率和消化能(DE)值，为家兔饲料原料数据库补充数据，并为SFRSM在家兔生产上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

消化试验采用单因子试验设计，用顶替法测定总能(GE)和营养物质全肠表观消化率。将36只42日龄、遗传背景相同的健康法国伊拉商品兔按体重相近原则随机分为3组，每组12只。试验动物饲养于粪尿可分离的代谢笼(60 cm×60 cm×45 cm)中，每笼1只，分别饲喂3种不同的饲粮(1种基础饲粮和2种试验饲粮)。

1.2 试验饲粮

基础饲粮按De Blas等[1]推荐的生长兔营养需要配制，其组成及营养水平见表1。2种试验饲粮分别由85%基础饲粮+15%RSM或SFRSM混合而成。饲粮均制成直径为3.0 mm的颗粒料。

RSM为普通RSM，购自四川绵阳游仙粮油购销公司。SFRSM是以RSM为底物，按田刚等[23]的方法固态发酵制备，发酵菌种为戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus，ATCC33316)、季也蒙假丝酵母菌(Candidaguilliermondii，ATCC6260)和紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous，ATCC13808)。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kilogram of the diet: VA 8 000 IU，VB23 mg，VB515 mg，VD31 000 IU，VE 20 IU，VK32.4 mg，Cu 10 mg，Fe 50 mg，Mn 10 mg，Zn 60 mg，I 0.50 mg，Se 0.05 mg，Co 0.25 mg，蛋氨酸 Met 0.8 g。

2)计算值Calculated values。

1.3 饲养管理

消化试验在四川农业大学动物营养研究所科研基地进行，参照Perez等[24]的方法执行，即试验期11 d(预试期7 d，收集期4 d)。试验开始之前用甲醛和高锰酸钾(2∶1)对兔舍熏蒸消毒7 d。预试期开始各组饲喂对应的饲粮，日喂2次(09:00和18:00)，自由采食和饮水，并仔细观察动物的采食和健康情况。收集期开始每日准确称重各组试兔的饲料量，并结算余料和损失料(因家兔有刨料的习惯)；次日08:00开始收集各组试兔的全部粪样并称重，连续收集4 d。舍内温度(17.0±0.8) ℃，相对湿度(68.25±5.78)%，自然采光和通风。

1.4 检测指标与方法

1.4.1 样品采集与化学成分分析

鲜粪除去兔毛后，喷洒10%盐酸固氮，-18 ℃封装保存；试验结束时，将各试兔4 d的粪样混匀并称重，65 ℃烘干、称重，-18 ℃封装保存备用。SFRSM、RSM、基础饲粮、试验饲粮和干粪样均按张丽英[25]的方法进行化学成分分析。所有样品均粉碎过40目筛，然后采样四分法取样。GE、干物质(DM)、CP、粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、无氮浸出物(NFE)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、总磷(TP)、氨基酸(AA)、SP、ITC等的含量均在四川农业大学动物营养研究所实验室测定。

1.4.2 计算公式

按下列公式计算SFRSM和RSM的营养物质(包括GE)全肠表观消化率[26]：

待测原料营养物质全肠表观消化率(%)=

(DT-DB)/F+DB；

F=C1×f/[C1×f+C0(1-f)]。

式中：DB和DT分别为基础饲粮与试验饲粮营养物质全肠表观消化率；F为试验饲粮营养物质中待测原料营养物质所占的比例；f为试验饲粮中掺入待测原料的比例；C0为基础饲粮中该营养物质的含量；C1为待测原料中该营养物质的含量。

1.5 数据处理与统计分析

数据经Excel 2007处理后，用SAS 8.0统计软件进行独立样本t检验。结果以平均值±标准差表示，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2 结 果

2.1 SFRSM与RSM的营养物质和ITC含量比较

由表2可知，SFRSM的CF、ADF、NFE和ITC含量极显著低于RSM(P<0.01)，分别低8.7%、8.2%、38.5%和84.3%；而其他常规营养物质(除NDF外)含量均显著或极显著高于RSM(P<0.05或P<0.01)，其中GE、CP、SP、EE和Ash含量分别高15.6%、26.6%、54.1%、22.2%和27.1%。

表2 SFRSM和RSM的主要营养物质和ITC含量(干物质基础)

P值表示菜籽粕与固态发酵菜籽粕之间的比较。下表同。

P-value represented the comparison between RSM and SFRSM. The same as below.

由表3可见，SFRSM的总氨基酸含量较RSM高11.9%(P>0.05)，各种氨基酸含量也不同程度地高于RSM，尤其是精氨酸(Arg)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸(Pro)和丝氨酸(Ser)含量，差异达到极显著水平(P<0.01)。

2.2 SFRSM与RSM对生长肉兔的营养物质全肠表观消化率及DE值比较

由表4可知，FSRSM的DE值较RSM高34.3%(P<0.01)，而GE和常规营养物质全肠表观消化率两者间无显著差异(P>0.05)，但FSRSM的DM、GE、CP、ADF、NDF、Ca和TP全肠表观消化率较RSM略有提高。

表3 SFRSM和RSM的氨基酸含量(干物质基础)

表4 SFRSM和RSM对生长肉兔的主要营养物质全肠表观消化率及DE值(干物质基础)

由表5可知，SFRSM的总氨基酸和各氨基酸[除赖氨酸(Lys)外]全肠表观消化率均不同程度地高于RSM，尤其是Asp、半胱氨酸(Cys)、甘氨酸(Gly)、Ile、酪氨酸(Tyr)和缬氨酸(Val)全肠表观消化率，差异达到显著或极显著水平(P<0.05或P<0.01)。

表5 SFRSM和RSM对生长肉兔的氨基酸全肠表观消化率(干物质基础)

3 讨 论

3.1 SFRSM与RSM的营养物质和ITC含量比较

化学组成可粗略地反映饲料的营养价值。本试验发现，较之RSM，SFRSM的ITC、CF、ADF和NFE含量显著降低，GE、CP、SP、EE、Ash、总氨基酸、Arg、Asp、Glu、His、Ile、Phe、Pro和Ser含量显著提高，达到我国低ITC饲用RSM的国家标准[27]，表明SFRSM的营养价值较RSM有所提高。本试验中的SFRSM由季也蒙假丝酵母、戊糖片球菌和紫红红球菌混菌固态发酵制得，其与RSM的化学成分差异与有关酵母、乳酸菌等混菌固态发酵制得的SFRSM的多数报道[14-18,20]基本一致。例如：潘雷[16]报道，季也蒙毕赤酵母和白地霉混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，ITC+OZT含量降低88.9%，CP含量提高13.39%；王刚[18]报道，戊糖片球菌和枯草芽孢杆菌混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，GS含量降低，CP、SP和氨基酸含量提高；胡永娜[14]报道，产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌和粪肠球菌混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，CP、EE、真蛋白质、水溶性蛋白质、SP含量显著提高，各种氨基酸含量也有提高，而CF含量显著降低，ITC几乎完全降解；朱少华等[20]报道，酿酒酵母、乳酸茵和枯草芽孢杆菌混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，CP和多肽含量增加，CF、总GS、ITC、OZT含量等降低；倪光远[15]报道，酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，CP和多肽含量提高，NDF、ITC和OZT含量大幅降低；邱良伟等[17]报道，植物乳杆菌和黑曲霉混菌固态发酵制得的SFRSM较之RSM，CP、SP、亮氨酸(Leu)、Lys、蛋氨酸(Met)、苏氨酸(Thr)和总氨基酸含量提高，而CF、ITC、OZT和总GS含量降低。本试验中，SFRSM的化学成分较之RSM有较大差异的可能原因在于：固态发酵过程中，微生物(发酵菌种)分泌的一些胞外酶(如纤维素内切酶、木聚糖酶等)作用于RSM的细胞壁[10,28-29]，破坏其表面结构(如形态变小、形状不规则、表面粗糙且多孔等)[12,29]，而微生物分泌的另一些胞外酶(如蛋白酶、淀粉酶、半纤维素酶、木聚糖酶、羧酸酯酶等)[10,14-15,29]进一步作用于表面结构发生变化的RSM，使其GS、ITC、淀粉、蛋白质、纤维素、半纤维素等被降解成其他物质(如SP、FAA等)；此外，微生物在其生长过程还可利用上述某些降解产物或/和外界物质(如培养基中的碳、氮源)合成一些新物质如菌体蛋白和脂质等[9-20]，这些高能、高蛋白质物质的产生，可能是SFRSM的GE和CP含量明显高于RSM的主要原因。

3.2 SFRSM与RSM的营养物质全肠表观消化率及DE值比较

营养物质消化率和DE值能较真实地反映饲料营养价值，是目前家兔上评定饲料营养价值的常用指标。本试验发现，在生长肉兔上，虽然SFRSM的多数营养物质(除Asp、Cys、Gly、Ile、Tyr和Val外)全肠表观消化率与RSM无显著差异，但前者的多数营养物质(除CF、Ash和Lys外)全肠表观消化率较后者有所提高，与在猪[13,21-22]、鸡[14,19]上和体外[10,15-16,18]的类似报道不尽一致。本试验在生长肉兔上测得的RSM的DE值为11.15 MJ/kg DM，与现有报道接近[1,30]；SFRSM的DE值(14.97 MJ/kg DM)显著高于RSM，与在猪[21-22]和鸡[14,19]上的类似报道一致，但增幅更大(+34.3%)。例如：对于生长猪，付敏等[22]报道，黑曲霉固态发酵菜籽饼的GE、CF、ADF、NDF全肠表观消化率，CP全肠表观、回肠表观和标准回肠消化率，氮表观和真消化率、表观和真利用率，多数氨基酸表观和标准回肠消化率，以及DE值均显著高于菜籽饼；而Shi等[21]报道，黑曲霉固态发酵制得的SFRSM的CP和多数氨基酸表观和标准回肠消化率与RSM无显著差异，但有提高趋势，而DE和代谢能(ME)值、磷全肠表观和标准消化率极显著高于RSM。对于育肥猪，髙冬余[13]报道，乳酸菌和枯草芽孢杆菌混菌发酵(干/湿)制得的RSM的DM全肠表观消化率及CP表观和真消化率极显著高于RSM。对于成年公鸡，胡永娜[14]报道，产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌和粪肠球菌混菌固态发酵制得的SFRSM的表观代谢能(AME)、真代谢能(TME)、表观代谢率、CP、CF、EE、总氨基酸、总必需氨基酸表观和真利用率显著高于RSM，真代谢率也提高；吴东等[19]报道，发酵RSM的TME、磷利用率极显著高于RSM，而氨基酸真消化率与RSM无显著差异，但部分氨基酸(如Cys、His、Leu、Lys、Phe、Thr、Tyr和Val)的真消化率有所提高。此外，还有报道，季也蒙毕赤酵母和白地霉混菌固态发酵[16]、戊糖片球菌和枯草芽孢杆菌混菌固态发酵[18]及酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌混菌固态发酵[15]制得的SFRSM的蛋白质体外消化率均显著高于RSM；黑曲霉固态发酵菜饼的绝大多数氨基酸体外消化率也显著高于菜籽饼[10]。本试验中，SFRSM的多数营养物质全肠表观消化率略高于及几种氨基酸(Asp、Cys、Gly、Ile、Tyr和Val)全肠表观消化率和DE值显著高于RSM的原因，可能在于：1)固态发酵过程中微生物产生了一些酶，这些酶破坏了RSM的表面结构[10,12,28-29]，增加了消化过程中酶(家兔分泌的内源消化酶、家兔肠道微生物产生的消化酶或/和残留于SFRSM中的发酵菌种产生的胞外酶[10,14-15,29])与底物的接触面积；2)固态发酵过程中RSM中的不利成分(如CF、ADF、GS、ITC等)被降解[9-20]，同时产生了一些有益成分(如有机酸、益生菌等)[15,18]，增进了生长肉兔的机体和消化道健康。此外，关于SFRSM的DM全肠表观消化率在数值上低于SRM的原因，可能是由于家兔饲粮和粪便(硬便)中纤维性成分含量高，它们容积较大，粉碎后的均匀性较差，从而引起了取样误差所致。

4 结 论

综上所述，从化学组成和营养物质可消化性的角度来比较，对于生长肉兔，SFRSM的营养价值总体高于RSM。

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Author, TIAN Gang, associate professor, E-mail: tgang2008@126.com

*Contributed equally

(责任编辑 菅景颖)

Comparison of Nutritional Value between Rapeseed Meal and Solid-State Fermented Rapeseed Meal for Growing Rabbits

TIAN Gang1WANG Lecheng1*YU Bing1CHEN Hang1LUO Yuheng1CHEN Daiwen1LIU Shuliang2

(1.KeyLaboratoryforAnimalDisease-ResistanceNutritionofMinistryofEducation,AnimalNutritionInstitute,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China; 2.CollegeofFoodScience,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an625014,China)

The aim of current study was to compare the nutritional value of solid-state fermented rapeseed meal (SFRSM) and rapeseed meal (RSM) for growing rabbits by digestion trial, and provide the basic information for feedstuff database of rabbits. Based on measuring chemical composition of SFRSM and RSM, a total of 36 healthy growing French IRA rabbits with the age of 42 days and similar genetic background, were allocated randomly into 3 groups (12 rabbits per group) based on their body weight. Rabbits in the groups were fed one basal diet and two experimental diets (85% basal diet plus 15% RSM or SFRSM), respectively. The rabbits were fed in the metabolic cage to completeinvivodigestion trial, and 1 rabbit per cage. The trial lasted for 11 days, with the first 7 days as the adaptation period and followed by 4 days as the collection period. The results showed as follows: 1) compared with RSM, the contents of crude fiber (CF), nitrogen free extract (NFE), acid detergent fiber (ADF) and isothiocyanate (ITC) of SFRSM were significantly decreased (P<0.01), while the contents of other conventional nutrients [except neutral detergent fiber (NDF)] and small peptides were significantly increased (P<0.05 orP<0.01). The contents of amino acids of SFRSM were higher than those in RSM, with the contents of arginine, aspartate, glutamic acid, histidine, isoleucine, phenylalanine, proline and serine reached the significant level (P<0.01). 2) Digestible energy value of SFRSM (14.97 MJ/kg DM) was 34.3% higher than that of RSM (P<0.01). Compared with RSM, the apparent total tract digestibility of gross energy (GE), crude protein (CP), ADF, NDF, calcium (Ca) and total phosphorus (TP) of SFRSM showed a trend of improvement (P>0.05); the apparent total tract digestibility of amino acids of SFRSM was comprehensively increased, with the apparent total tract digestibility of aspartate, cysteine, glycine, isoleucine, tyrosine and valine reached the significant level (P<0.05 orP<0.01). The results indicate that the nutritional value of SFRSM is generally higher than that of RSM for growing rabbits.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(3)：798-805]

solid-state fermented rapeseed meal; rapeseed meal; growing rabbits; chemical composition; apparent total tract digestibility

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.03.009

2016-08-24

四川省科技支撑项目(2016NZ002，2012NZ0005)；四川农业大学“双支计划”项目

田 刚(1974—)，男，重庆黔江人，副教授，博士，主要从事家兔营养与饲料高效利用研究。E-mail: tgang2008@126.com

S816

A

1006-267X(2017)03-0798-08

*同等贡献作者